Güneş Enerjisi ve Kullanım Alanları

22 Aug 2013

H. Başak Yıldırım

Adana Bilim ve Teknoloji Üniversitesi,

Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

 

Ahmet Teke

Çukurova Üniversitesi,

Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

 

 Günümüzde gelişmişlik düzeyinin en önemli göstergelerinden birisi enerji tüketimi miktarıdır. Enerjiyi elde etmek için öncelikli olarak fosil yakıtlar kullanılır. Fosil yakıt kullanımı küresel ısınma ve atmosferdeki karbon emisyonu artışı gibi problemlere neden olmaktadır. Fosil kaynakların tükenecek olması tüm dünyada yeni enerji kaynakları arayışına neden olmuş ve bu bağlamda yenilenebilir enerji kaynakları önem kazanmıştır. Bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak güneş; yaşamın doğal döngüsünün temel parametrelerinden olmakla birlikte çok çeşitli uygulama alanlarıyla öne çıkmakta ve bu konuda yeni çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmada güneş enerjisine genel bir bakışla beraber uygulama alanlarına örnekler verilmeye çalışılmış ve güneş enerjisi uygulamaları ulaşılan sıcaklık düzeyine göre sınıflandırılarak incelenmiştir.

 

Enerji, ülkelerin sosyal ve ekonomik açıdan gelişmişlik düzeyinin belirlenmesindeki en önemli parametrelerden biridir. Bunun paralelinde, artan nüfus, kentleşme ve sanayileşme ile enerji ihtiyacı günden güne artmaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı’nın (IEA) verilerine göre dünya enerji ihtiyacının 2007 ila 2030 arasında % 40 artış göstermesi öngörülmektedir. Tüm bunlarla beraber enerji kullanımı, bütün dünyanın yüz yüze olduğu iklim değişikliği ve küresel ısınma probleminin de baş aktörüdür (1).

Fosil yakıtlar dünyada kullanılan birincil enerji kaynağıdır (% 80). Fosil yakıtların enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılması sonucu karbon (C) elementi ortaya çıkar. Karbon emisyonu sonucu atmosferdeki karbon elementi miktarı geçtiğimiz yüzyılın 1,3 katı değerine ulaşmıştır ve önümüzdeki 50 yıl içerisinde bu oranın 1,4 kata ulaşması öngörülmektedir. Yine karbon emisyonun bir sonucu olarak ortaya çıkan sera gazı etkisiyle (Greenhouse Effect) dünyanın ortalama ısısı geçtiğimiz yüzyıla kıyasla 0.74˚C’lik bir artış göstermiştir. Diğer taraftan Enerji Enstitüsü’nün verilerine göre dünyadaki petrol rezervlerinin 46-50 yıl arasında, doğalgaz rezervlerinin 63-119 yıl arasında ve kömür rezervlerinin ise 200-250 yıl arasında tükenmesi öngörülmektedir (2). Bu durum özellikle doğalgazda Rusya’ya bağımlı bir pazar ortamı oluşturmaktadır. Buna alternatif olarak kaya gazı ve buz gazı arama çalışmaları yapılmıştır. Özellikle Amerika Birleşik Devletleri, kaya gazı bulma konusunda ciddi yatırımlarının sonucu olarak bir kaya gazı ihracatçısı durumuna gelmiştir. Bu her ne kadar daha maliyetli bir sistem olsa da doğalgaz fiyatlarında düşüşe neden olmuştur. Kaya gazının güvenliği konusunda kuşkular bulunmaktadır ve kaya gazı çıkarma işlemleri sırasında yeraltı sularının kirlendiği iddiaları mevcuttur (3). Buz gazı ise özellikle Japonya’nın bu konudaki çalışmaları ve yatırımları sonucunda keşfedilen bir enerji kaynağıdır. Denizlerin altında bulunan metan hidrattan (yanıcı buz) elde edilen bu gaz, yeni bir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Fakat çevre uzmanları deprem riskine karşı uyarıda bulunmakta ve diğer fosil yakıtlara göre daha temiz bir enerji kaynağı olarak görülen buz gazının ısıyı hapsetme konusunda karbondioksitten 20 kat daha güçlü olduğunu belirtmektedirler (4). Tüm bu veriler ışığında fosil yakıt kaynaklarının tükenmesi ve enerji üretimi için bu kaynakların kullanımı sonucu ortaya çıkan ekolojik etkiler, ülkeler arası gelişmişlik düzeyi arasındaki farkı gösteren enerji tüketimini, acil çözüm isteyen bir problem olarak ortaya çıkartmaktadır (5).

Fosil kaynakların sınırlılığı ve bu yakıtların ekolojik etkileri, yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynaklarını her geçen gün daha da önemli hale getirmektedir. Güneş enerjisi çevre dostu yanıyla fosil yakıtlara alternatif olabilecek türde bir enerji kaynağıdır. Her yıl dünya üzerinde oluşan güneş ışınımı bugüne kadar bilinen tüm fosil yakıt rezervlerinin 160 katıdır. Dolayısıyla güneş enerjisi miktarı ile ilgili bir problem olmadığı ortadadır. Önemli olan bu enerji kaynağını en verimli şekilde kullanıma çevirmektir (6), (7).

Dünya için en önemli enerji kaynağı, dünya ve atmosferin fiziksel oluşumuna da yol açmış olan güneş enerjisidir. Rüzgâr enerjisi, okyanus termal enerjisi, dalga enerjisi ve biokütle enerjisi güneş enerjisinin başkalaşmış birer formu olarak ele alınmaktadır. Bunun yanı sıra bir çeşit toplanmış biokütle materyali olarak ele alınan fosil yakıtlar da güneş enerjisinin bir formu olarak kabul edilir (8). Her yıl dünyaya ulaşan güneş enerjisi miktarı bilinen kömür rezervlerinin 50 katı ve petrol rezervlerinin ise 800 katıdır. Dolayısıyla güneş enerjisi bol, yenilenebilir, sürdürülebilir ve bedavadır. Ayrıca da kullanımı ile geleneksel enerji kaynakları kullanımı sonucu ortaya çıkan çevre sorunlarından tamamen uzaktır (9).

Güneş Enerjisi; coğrafi olarak dağlık ve şehir merkezlerinden uzakta olan bölgelere elektrik iletimi konusunda yaşanan sıkıntılara da cevap olabilecek niteliktedir. Bu bölgeler genellikle elektrik üretiminin oldukça az bir kısmını kullanmaktadırlar fakat bölgeleri enterkonnekte şebekeye dahil etmenin maliyetli olmasının yanı sıra iletim ve dağıtım hatlarında dikkate değer bir enerji kaybı yaşanmaktadır. Verim açısından bu düzeyde problem oluşturan durumların önemi kavrandığında yerel ve bağımsız güneş enerjisi santrallerinin önemi daha da iyi anlaşılacaktır (10). Bütün bunlar ışığında güneş enerjisi çalışmaları 70’li yıllardan bu yana hız kazanmış, teknolojik ilerlemeler sağlanmış ve kurulum maliyetleri düşürülmüştür.

 

Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları

 

Hayatın her alanında güneş enerjisinin etkilerinden yararlanmak mümkündür. Güneş, doğal etkileri, ısı etkisi ve elektrik etkisiyle dünyadaki enerji döngüsünün olmazsa olmaz bir bileşenidir. Güneş enerjisi evlerde, tarımda, endüstride ve enerji santrallerinde kullanılabileceği gibi günümüzde en çok binalarda tercih edilmektedir. Bu binalarda ısıtma ve elektrik ihtiyacı güneş enerjisi ile karşılanmaktadır. Mobil telefonların, hesap makinelerinin, uydu alıcılarının, helikopter alanı aydınlatmalarının, karavanların, meteoroloji istasyonlarının, tarımsal sulama uygulamalarının, radyo ve televizyonların, sokak ve bahçe aydınlatmalarının güneş enerjili uygulamaları mevcuttur. Güneş enerjisi kullanım alanlarını; doğal, ısıl, doğrudan elektrik üretimi ve diğer kullanım uygulamaları olmak üzere dört ana başlıkta toplayabiliriz (11), (12) (Tablo 1).

 

 

 

Tablo 1. Güneş enerjisi kullanım alanları

 Doğal kullanım

Isıl kullanım

Doğrudan elektrik üretiminde kullanım

Diğer kullanım

Fotosentez, fosil yakıt oluşumu, güneş mimarisi

Çatı uygulamaları, kalorifer suyu ısıtma, kazan ön ısıtma vs.

Fotovoltaik piller

Yemek pişirimi, tuz eldesi

 

 

 

Güneş Enerjisinin Doğal Kullanımı

 

Fotosentez:Işık enerjisinden faydalanarak enerji üreten, ürettiği enerjiyi depolayabilen ve organik bileşikler meydana getirebilen canlılara foto sentetik organizma denir. Tüm canlılar gibi bitkiler de yaşamlarını sürdürmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu enerjiyi elde etmek için organik maddelerin kimyasal enerjisini dönüştürmeye ihtiyacı vardır. Bitkiler yaşamları için gerekli olan bu organik maddeleri; güneş ışığını, suyu ve havadaki karbondioksiti kullanarak sentez ederler. Tüm bu süreç fotosentez olarak adlandırılır. Fotosentez yoluyla güneş enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülmüş olur. Fotosentez yapabilen canlıların yaşamlarını sürdürmesi diğer canlıların varlığı için de önemlidir zira bitkiler hayvanlar için bir besin kaynağı olmalarının yanı sıra fotosentez yoluyla atmosferdeki oksijen-karbondioksit dengesini de sağlarlar. Dolayısıyla sadece bu açıdan bakarak bile güneş enerjisinin yaşamın devamı için şart olduğu görülmektedir (13).

 

Fosil Yakıt Oluşumu:Fosil yakıtlar güneş enerjisinin dolaylı birer formudurlar. Fosil yakıtlar yani; petrol, doğalgaz ve kömür, bitki ve hayvanların milyonlarca yıl boyunca toprağın altında çürümesi sonucu oluşur. Bu bitki ve hayvanların kendi dönemleri içinde yaşamaları güneş enerjisiyle direk bağlantılı olduğu için fosil yakıtlar da güneş enerjisinin bir formu olarak kabul edilir. Bir diğer taraftan yakıt olarak kullanılan odunun yakılması da kendi içinde depoladığı güneş enerjisinin açığa çıkması olayıdır (14).

 

Güneş Mimarisi:Güneş mimarisi güneş enerjisinden en fazla verim sağlamayı hedefleyen bir çeşit yapı tasarımıdır. Güneşin ısı ve ışığından en uzun ve yoğun şekilde faydalanmak üzere tasarlanan binalarda, güneş alan cephelere geniş pencereler yerleştirilir. Doğru yöne konumlandırılmış bu geniş pencereler vasıtasıyla binanın içerisinde güneş enerjisi kaynaklı doğal bir ısı ve aydınlık oluşumu sağlanmış olur. Bunun yanı sıra çatılara, evlerin kış aylarında güneş almasına engel olmayacak lakin yaz aylarında gölgeleme yapacak çıkıntılar eklenir. Bu mimari konut ve binalarda dikkate alınarak enerjide %40’lara varan tasarruf elde edilebilir (15).

                                                                                                         

 

Güneş Enerjisinin Isıl Kullanımı

 

Güneş enerjili sıcak su sistemleri basitliği ve ucuzluğu açısından daha çok tercih edilmektedir. Bu ısı direk olarak kullanılabildiği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir. Düşük sıcaklık, orta sıcaklık ve yüksek sıcaklık uygulamaları olarak üç ana başlıkta incelenmektedir (Tablo 2). Düşük sıcaklık uygulamalarına örnek olarak; ısıtma, tarım ürünlerinin kurutulması, tuz üretimi ve su arıtımı, orta ısı uygulamalarına örnek olarak; su pompaları, küçük motorlar ve buhar jeneratörleri, yüksek ısı uygulamalarına örnek olarak ise elektrik üretimi verilebilir (16).

 

Düşük Isı Uygulamaları

(20-100°C)

Orta Isı Uygulamaları (100-300°C)

Yüksek Isı uygulamaları (˃300°C)

Kullanım suyu eldesi (düzlemsel güneş kolektörleri), tarım ürünleri kurutulması, deniz suyu arıtılması, tuz üretimi, güneş ocakları, güneş havuzları

Vakumlu güneş kolektörleri

Yoğunlaştırıcılı sistemler

Tablo 2. Elde edilen sıcaklık derecesine göre güneş enerjisi uygulamaları

 

 

 

Düşük Sıcaklık Uygulamaları

 

Güneş Enerjisinden Kullanım Suyu Eldesi:Bilinen ve en yaygın olarak kullanılan güneş enerjili ısıtma sistemleri güneş enerjisinden kullanım suyu eldesidir. Evlerde, hastanelerde ve sanayi de yaygın olarak kullanılan bu yöntemde sıcaklık 45-60˚C arasında değişmektedir. Düzlemsel veya vakumlu kolektörler yardımıyla evlerin hastanelerin veya endüstride ihtiyaç duyulan birimlerin sıcak su ihtiyacı karşılanır. Verimin % 40 civarında olması beklenen bu sistemlerde yaz aylarında ideal eğim açısı ile güney cephesine çevrili şekilde monte edilmiş kolektörler yardımıyla sıcak su ihtiyacının tamamı karşılanırken, kış aylarında ise bir kazanın içinde bulunan su, ön ısıtma işleminden geçerek suyu istenilen sıcaklığa ulaştırmak için gereken enerjiden tasarruf edilmiş olur. Bu mantıkla hem kullanım suyu eldesi hem de kalorifer suyu eldesi sağlanabilir (17). Sıcaklık yaklaşık olarak 70˚C civarındadır. Verim yaz aylarında % 65 civarlarındadır (18).

 

Tarım Ürünlerinin Kurutulması:Güneş enerjisinin tarım alanındaki uygulamasına bir örnektir. Kırsal yörelerde yaygın olarak kullanılır. Güneş enerjisinden ısı transferi olarak tanımlanabilecek bu yöntemle tarım ürünlerinin uzun süre saklanması sağlanır. Tozlanma, bozulma, mikroorganizma oluşumu gibi dezavantajlarının olmasının yanı sıra meteorolojik şartların uygunluğunda gıda depolanması sağlanmış olur (18).

 

Deniz Suyu Arıtımı:Güneş enerjisinden içme suyu eldesidir. Maliyeti yüksek olmasından kaynaklı dezavantajları bulunmasına rağmen içme suyu sorunu yaşanan yerlerin ihtiyacını karşılayabilecek bir çözüm önerisidir. Zemini tamamen siyah bir kabın içine doldurulan suyun üzeri saydam bir örtüyle kaplanır bu örtünün altına oluklar yerleştirilir. Güneş enerjisiyle ısınan su buharlaşır, örtünün üzerinde toplanan buhar burada yoğunlaşarak oluklara akar ve tuzdan arıtılmış su eldesi sağlanır (18).

 

Güneş Bacaları:Güneş bacaları güneş enerjisini önce ısı enerjisine sonra kinetik enerjiye en son olarak bu kinetik enerjiyi de elektrik enerjisine çeviren düşük sıcaklık uygulamasıdır. Düşük sıcaklıkla elektrik üretimine önemli bir örnektir, maliyet düşük ve kurulumu kolaydır. Yıllık güneş ışımasının % 70’ini ısı enerjisine çevirir. 5 ila 200 MW’lık güç santralleridir. Yoğun küçük güçte uygulamaların yanı sıra, Avustralya’da 200 MW’lık uygulaması mevcuttur. İsrail, Hindistan ve Suudi Arabistan’da uygulamaları mevcuttur (19).

 

Güneş Havuzları:Zemini tamamen siyah renge boyalı havuzlarda güneş ışınımı toplanarak suyun ısıtılması mantığına dayanır. Suyun sıcaklığı yaklaşık 75-90˚C’dir. En yüksek sıcak su eldesi 90˚C ile Texas El Paso’daki güneş havuzudur (20).

 

Güneş Ocakları:Özellikle kırsal bölgelerde yansıtıcı madde ile kaplanmış çanakların odağında yemek pişirme yöntemidir. Hindistan, Pakistan ve Çin’de yaygın olarak kullanılmaktadır (18).

 

Orta Sıcaklık Uygulamaları

 

Vakumlu güneş kolektörleri de denen uygulama, soğurucu yüzeye gelen enerjiyi artırmak için çeşitli yansıtıcı materyallerin kullanıldığı sistemdir. Sıcaklık 150˚C’ye kadar ulaşmaktadır (18).

 

Yüksek Sıcaklık Uygulamaları

 

Yoğunlaştırıcılı sistemler doğrusal ve noktasal yoğunlaştırıcılı sistemler olmak üzere iki  ana başlık altında toplanabilir.

 

Parabolik Oluk Kolektörler:Parabolik kesitli yoğunlaştırıcı sistemlerdir. Kolektörün odağında siyah soğurucu bir boru bulunur. Boru içerisindeki sıvı kolektörün yansıtıcı yüzeyi sayesinde ısıtılarak bir çevrim sağlanır. Elde edilen ısı elektrik üretiminde kullanılır. Sıcaklık yaklaşık olarak 300-400˚C civarlarındadır. Dünyadaki en büyük uygulaması California’da 1980’lerden bu yana 354 MW’lık gücüyle şebekeyi besleyip, % 99’u aşan bir süreklilikle çalışan sistemdir (21) (22).

 

Parabolik Çanak Sistemler:Güneş enerjisi çanak şeklindeki alıcı yüzeyin üzerinde toplanır. Toplanan bu enerji ya termal enerji olarak kullanılır ya da motor içerisindeki akışkana aktarılır. Kolektör yüzeyleri yansıtıcı aynalarla kaplanmıştır. Bu aynalar güneş enerjisini odakta bulunan stirling motoru üzerinde yoğunlaştırır. Motor, ısı enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Sıcaklık 250-700˚C arasındadır (22). Dünyadaki en büyük uygulaması, İsrail Ben-Gurion Üniversitesi’ndeki ulusal güneş enerjisi merkezindedir.

 

Merkezi Alıcı Sistemler:Alıcıyı taşıyan bir kule ve kulenin etrafındaki aynalardan oluşur. Güneş takip sistemli aynalar yardımıyla güneş enerjisi kulenin üzerindeki alıcıda toplanır. Böylelikle yüksek sıcaklıkta ısı elde edilir. Dünyanın en büyük güneş kulesi İspanya’nın Sevilla kentinde bulunur, yaklaşık 10 bin evi besleyen 20 MW’lık güç üretir (21), (22), (23). Türkiye'nin ilk 5 MW kurulu güce sahip ve 510 adet yansıtıcıdan oluşan kule tipi güneş santrali Mersin'de inşa edilmiştir.

 

Fresnel Aynalar:Bu teknolojide de düzlemsel aynalar yardımıyla doğrusal yoğunlaştırma yapılır. Yine bir alıcı vardır, yansıtma işlemi ise güneş takip sistemli aynalar vasıtasıyla yapılmaktadır. Bu sistemde sıcaklık 1400˚C’ye kadar ulaşabilmektedir (21) (22).

 

 

Doğrudan Elektrik Eldesi: Fotovoltaik Sistemler

 

Güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren yarıiletken materyallerdir. Fotovoltaik sistemler genellikle elektrik şebekesinin olmadığı veya şehir merkezinden uzakta olan yerlerde ekonomik olarak kullanılmaktadır ve istenen güçte kurulumu mümkündür. Bu nedenle sinyalizasyon sistemlerinde, tarımsal sulamada ve kırsal alanlarda sıklıkla kullanılmaktadır.

Fotovoltaik sistemler ışığın elektriğe direk dönüşümüdür. Bazı materyaller fotoelektrik etkisi olarak bilinen bir özellik sergilerler bu etki fotonları absorbe eder ve elektronları serbest bırakır. Fotoelektrik etki, bir kaynaktan yayılan ışık veya daha yüksek enerjili elektromanyetik dalganın bir madde yüzeyine düşmesi sonucu maddeden elektron yayınlanması olayıdır. Maddeden yayınlanan bu elektronlar foto elektron olarak adlandırılır. Fotoelektrik etki ilk olarak Fransız fizikçi Edmund Bequerel tarafından fark edilmiştir. Bequerel, 1839 yılında kimi maddelerin ışığa maruz kaldığında küçük değerli bir elektrik akımı ürettiğini fark etmiştir. 1905 yılında Albert Einstein ışığın doğasını ve fotovoltaik teknolojinin temeli olan fotoelektrik etkiyi tanımlayarak Nobel Fizik ödülünü kazanmıştır. İlk fotovoltaik modül 1954 yılında Bell Laboratuvarı’nda oluşturulmuştur. Solar batarya olarak adlandırılan ilk fotovoltaik modülün yapımı bu sistemlerin yaygın olarak kullanılmak için çok pahalı olduğunu ortaya koymuştur. 1960’lı yıllarda uzay endüstrisindeki gelişmelerle ve 1970’li yıllardaki petrol kriziyle beraber fotovoltaik teknoloji üzerindeki çalışmalar artırılmış ve bununla beraber maliyet düşmeye başlamıştır. Özellikle petrol kriziyle beraber fotovoltaik teknoloji dünya çapında kullanılabilecek bir enerji kaynağı olarak görülmeye başlanmıştır (17), (24).

Fotovoltaik hücreler genellikle mikro elektronik endüstride kullanılan silikon gibi yarı iletken malzemelerden yapılır. Güneş hücrelerinde ince ve yarı iletken bir silikon devre elektrik alan işlevi görür, bir tarafı pozitif diğer tarafı negatif yüklüdür. Işık hücreye ulaştığında elektronlar bu darbeyle yarı iletken maddenin içindeki atomlardan serbest kalırlar. Elektrik iletkeni bir elektrik devresi gibi pozitif ve negatif tarafa bağlı ise elektronlar bir elektrik akımı oluştururlar ve böylelikle elektrik elde edilmiş olur. Bu elektrikle bir yükü beslemek mümkündür. Bir çerçeve içerisinde her biri birbirine bağlanmış güneş hücrelerinin bütününe fotovoltaik modül denir. Modüller belli bir voltaj değerinde elektrik üretebilmek için dizayn edilmiştir. En yaygını 12 voltluk sistemlerdir. Üretilen akım miktarı direk olarak modüle çarpan ışık miktarına bağlıdır (17), (18), (24).

Çoklu modüllerin birbirine bağlanmasıyla ise güneş panelleri elde edilir. Panelin yüzeyi ne kadar genişse o kadar fazla elektrik üretilir. Fotovoltaik modül ve paneller doğru akım üretir. Dünyadaki en büyük fotovoltaik güç santrali uygulaması 290 MW’lık gücüyle Amerika’nın Arizona eyaletinde bulunmaktadır. Fotovoltaik panellerin verimi direk olarak kullanılan yarı iletken malzemeyle ilgilidir. Son teknolojilerle verim yaklaşık olarak %19-20’lere ulaşmaktadır (5) (18).

Evlerde ve ofislerde kullanılan televizyon, radyo, buzdolabı gibi cihazlar, alternatif akımla çalışan yüklerdir. Dolayısıyla panelin ürettiği doğru akımın alternatif akıma dönüştürülmesi gerekmektedir. Güneş enerjisi direk olarak kullanılabilir veya güneş ışınımının olmadığı zamanlarda kullanılmak üzere depolanır. Bunun için sistemin bazı bileşenlere ihtiyacı vardır. Şebeke bağlantısı olmayan tipik bir fotovoltaik sistemin bileşenleri fotovoltaik panel, şarj kontrolcü, akü, inverter, kablolama ve koruma sistemidir (25), (26).

 

Sonuçlar

 

Güneş enerjisi milyonlarca yıl boyunca kullanılabilecek sonsuz bir enerji sistemidir. Çevreye zararlı herhangi bir gaz çıkışına neden olmamakla beraber çevre dostu bir teknolojidir. Basit bir teknolojiyle üretilebilen güneş enerjisi enerjide dışa bağımlılığı azaltır. Bakım onarım masrafları düşüktür. Özellikle yerel uygulamalar için çok uygun olan fotovoltaik sistemler tamamen atıl bir alan olan çatıları enerji üretim alanlarına çevirebilir.  İlk kurulum maliyetleri teknolojisindeki ilerlemelere rağmen halen yüksektir ve sistemin amortisman süresi uzundur. Kurulumu için geniş bir araziye ihtiyaç duyan güneş enerjili sistemlerin çoğunda verim arzulanan düzeyde değildir. Isıtma sistemlerinin verimi % 60’larda seyrederken fotovoltaik panellerde %19-20’lere ulaşmaktadır. Güneş ışınımı sürekli olmadığı için depolama ihtiyacı doğmaktadır ve en önemli sorunlardan biri olarak; kış aylarında yükselen enerji talebine rağmen güneş ışınımı seviyesi en düşük değerindedir (27), (28).

Güneş enerjisinin birçok farklı uygulaması mevcuttur ve halen yeni uygulamalar geliştirilmektedir. Güneş enerjisi çeşitli yöntemlerle hayatın her alanında verimli olarak kullanılabilmektedir ve kullanımı özellikle fosil yakıt kullanımından dolayı ortaya çıkan karbon emisyonunu azaltmak açısından önemli oranda fayda sağlayabilecek düzeydedir. Güneş enerjisiyle elektrik üretimi gün geçtikçe yaygınlaşmaktadır. Bu çeşitlilik her bir uygulamayı bölgelerin coğrafi ve yerleşim koşullarına göre değerlendirmeyi mümkün kılmakta, ayrıca süreklileşen verimlilik çalışmalarıyla umut verici gelişmeler yaşanmaktadır. Güneş enerjisi kullanımı tüm uygulamalarıyla beraber yaygınlaştırıldığında bu hem enerji tasarrufu sağlayacak hem de özellikle şehir merkezlerinden uzak yerlerde enerji iletimden doğan kayıpları azaltabilecektir. Her bölgenin kendine has bir uygulama alanı, her uygulama alanının da kullanılabileceği bölgeler mevcuttur. Güneş enerjisinin bu potansiyelini değerlendirmek enerji sıkıntısına, çevre kirliliği ve küresel ısınma gibi problemlerin çözümüne önemli oranda katkı sağlayabilecektir.

 

Referanslar

 1. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı web sitesi, www.enerji.gov.tr.

 2. (UNDP) Türkiye İklim Değişikliği Ulusal Bildirim Raporu/ Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı-Türkiye, http://www.undp.org.tr.

3. Enerji Enstitüsü web sitesi, http://enerjienstitusu.com.tr.

4. Methane Hydrates, geology.com web sitesi, geology.com/articles/methane-hydrates/.

5. Ayana, H. Başak, “Solar Energy Resources as an Important Part of Renewable Resources in Terms of Turkey”, Msc Thesis, London, August 2011.

6. European Commissions, “Renewable Energy Technologies and Kyoto Protocol Mechanisms”, s. 1-61, 2003. 

7. Yapıcı, Kahraman, Özdemir, Sevim, “İklim Değişikliğine Yenilenebilir Enerji Çözümü”, İklim Değişikliği ve Enerji, EM ve Enerji Dergisi, Sayı 3, s. 10-13, 2007.

8. Varınca Kamil B. ve Gönüllü M. Talha, “Türkiye’de Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Bu Potansiyelin Kullanım Derecesi, Yöntemi ve Yaygınlığı Üzerine Bir Araştırma”, I. Ulusal Güneş ve Hidrojen Enerjisi Kongresi, 2006.

9. Tüzüner, Selva, “Kyoto Protokolü Neler Getiriyor?” Cumhuriyet Enerji Dergisi, Sayı 6, s 16-17, Haziran 2008.

10. Güneş, M., “Fotovoltaik Sistemin Sağladığı Elektrik Enerjisi ile Çalışan Bir Uygulama Sisteminin Tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, Firat Üniversitesi, Elazığ, 1999. 

11. Varınca, K. B., Varank, G., “Güneş Kaynaklı Farklı Enerji Üretim Sistemlerinde Çevresel Etkilerinin Kıyaslanması ve Çözüm Önerileri” Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyum ve Sergisi, Mersin, 24-25 Haziran 2005.

12. Tsoutsos, T., Frantzeskakib, N., Gekasb, V., “Environmental Impacts from the Solar Energy Technologies”, Energy Policy Journal, Elsevier, Volume 33, Issue 3, Pages 289-296, 2005.

13. The photosynthetic process, http://www.life.illinois.edu/govindjee/paper/gov.html.

14. Gaz ve Teknoloji, www.igdas.com.tr.

15. Danacı, Hacer Mutlu, Gültekin, R. Eser “Yapılaşmada Güneş Enerjisi Kullanımı ve Estetik Çözüm Örnekleri” V. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Diyarbakır, 2009.

16. Ultanir M.O. “21. Yüzyıla girerken Türkiye’nin Enerji Stratejisinin Değerlendirilmesi” TÜSİAD, İstanbul, 1998.

17. U.S. Department of Energy web sitesi,  http://www.eere.energy.gov/.

18. Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü web sitesi, http://www.eie.gov.tr/.

19. Güneş Bacaları, Ders Notları, Prof. Dr. Olcay KINCAY, Yrd. Doç. Dr. Zafer UTLU, www.yildiz.edu.tr/~okincay/dersnotu/gunesbacalari.pdf.

20. Serhadoğlu A.Ceyhan, Büyükkıdık Ömer, “Solar Ponds,” PHYS.471 Solar Energy Lecture Report, 2004.

21. Yeşilata Bülent, Bulut Hüsamettin, Çetiner Cuma, Ersavaş Ahmet, “Termal Güneş Enerjisi Teknolojileri ve GAP Bölgesine Yönelik Fırsatlar”, Mühendis ve Makine Cilt 52, Sayı:622, s 47-56, 2011.

22. Bulut Hüsamettin, “Güneş Enerjisi Elektrik Uygulamaları”, Temiz Enerji Teknolojileri Kursu, Gaziantep, Şubat 2009.

23. KTMMOB/ EMO Bilim, s. 18-19, web sitesi, www.ktemo.org/index.php?option=com_docman&task=doc_view&gid=171

24. Goetzberger Adolf, Hebling Cristopher, Schock Hans- Werner “Photovoltaic Materials, History, Status and Outlook “, Materials Science and Engineering, Vol: 40, Page(s) 1-46, 2003.

25. Köroğlu, Tahsin; Teke, Ahmet; Bayındır, K. Çağatay,; Tümay Mehmet, “Güneş Paneli Sistemlerinin Tasarımı”, Elektrik Mühendisliği Dergisi, Sayı: 439, s. 98-104, Temmuz 2010.

26. Koyuncu, Musat, “Solar Energy and its Applications”, BsC in Electrical and Electronics Engineering Department, Graduation Thesis, Çukurova University, Supervisor: Asst. Prof. Dr. Ahmet TEKE, p. 127, 2013.

27. Boğaziçi Üniversitesi Meteoroloji Laboratuvarı, web sitesi, web.boun.edu.tr/meteoroloji/yenerji.php.

28. International Energy Agency Solar Heating and Cooling Programme web sitesi,  www.iea-shc.org/annual-reports.

 

 

 


Etiketler